[發(fā)明專利]基于仿生魚的流致振動能量采集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710238735.1
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106849752B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒鴻翔;胡璐;張文明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 上海交達專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于仿生魚的流致振動能量采集裝置，包括：基座、擺動梁、第一尾立柱、第二尾立柱和頭立柱，其中：頭立柱設(shè)置于基座前端，第一尾立柱和第二尾立柱對稱設(shè)置于基座后端，第一尾立柱和第二尾立柱的頂端分別設(shè)有放大型換能器，擺動梁一端固定于頭立柱頂端，擺動梁的自由端與兩放大型換能器相對且位于兩放大型換能器之間，擺動梁的自由端設(shè)有梁端永磁鐵，擺動梁兩側(cè)對稱設(shè)有翼翅，本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎、簡單，設(shè)計合理，利用磁力產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)偏移，通過翼翅引導(dǎo)水動力，加深水流動與振動的轉(zhuǎn)換，通過磁力將振動轉(zhuǎn)換為周期性磁力作用到放大型換能器，具有更高的機電耦合系數(shù)，提高了能量密度，可靠性高，且容易絕緣密封，有利于電能的后續(xù)存儲和使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種能量采集領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于仿生魚的流致振動能量采集裝置。

背景技術(shù)

能量采集設(shè)備可以從流體中采集能量。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電裝置大多采用轉(zhuǎn)動渦輪式裝置，裝置能量密度低、體積大，并不適用小型化工作。振動能量采集是一種采集流體能量的有效方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)能量密度低，不容易絕緣密封，無被動控制引導(dǎo)水動力功能，不適用于水下能量采集等缺陷，提出一種基于仿生魚的流致振動能量采集裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：基座、擺動梁、第一尾立柱、第二尾立柱和頭立柱，其中：頭立柱設(shè)置于基座前端，第一尾立柱和第二尾立柱對稱設(shè)置于基座后端，第一尾立柱和第二尾立柱的頂端分別設(shè)有放大型換能器，擺動梁一端固定于頭立柱頂端，擺動梁的自由端與兩放大型換能器相對且位于兩放大型換能器之間，擺動梁的自由端設(shè)有梁端永磁鐵，擺動梁兩側(cè)對稱設(shè)有翼翅。

所述的翼翅為弧形板，弧形板的凸面朝向基座后端。

所述的翼翅的張角α小于90度。

所述的翼翅剛度與擺動梁剛度之比大于2。

所述的放大型換能器包括：壓電片、換能器永磁鐵、第一凸型金屬片和第二凸型金屬片，其中：壓電片固定于兩凸型金屬片之間，第一凸型金屬片固定于尾立柱，換能器永磁鐵設(shè)置于第二凸型金屬片中部。

所述的第一凸型金屬片和尾立柱之間設(shè)有絕緣板。

所述的放大型換能外部罩有用于隔水的密封罩。

所述的基座后端設(shè)有若干角度調(diào)節(jié)螺紋孔，第一尾立柱和第二尾立柱底端固定于角度調(diào)節(jié)螺紋孔。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用磁力產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)偏移，從而在水流中實現(xiàn)魚擺動身體游動的逆過程，通過翼翅引導(dǎo)水動力，加深水流動與振動的轉(zhuǎn)換，可以采集更多流動能量，通過磁力將振動轉(zhuǎn)換為周期性磁力作用到放大型換能器，具有更高的機電耦合系數(shù)，提高了能量密度，可靠性高，且容易絕緣密封，有利于電能的后續(xù)存儲和使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為擺動梁立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中A處放大示意圖；

圖4為本發(fā)明平面示意圖；

圖5為仿生魚擺動示意圖；

圖6為本發(fā)明工作原理示意圖；

圖中：1擺動梁、2梁端永磁鐵、3頭立柱、4基座、5第一尾立柱、6放大型換能器、7換能器永磁鐵、8翼翅、9壓電片、10第一凸型金屬片、11絕緣板、12密封罩、13壓緊板、14壓緊螺桿、15角度調(diào)節(jié)螺紋孔、16第二尾立柱、17第二凸型金屬片。

具體實施方式